LTE-R38386AS-ZF IR एमिटर और डिटेक्टर डेटाशीट - 850nm तरंगदैर्ध्य - 1A फॉरवर्ड करंट - 3.6V अधिकतम वोल्टेज - 3.6W पावर डिसिपेशन - हिन्दी तकनीकी दस्तावेज़

1. उत्पाद अवलोकन

यह दस्तावेज़ एक डिस्क्रीट इन्फ्रारेड घटक के लिए पूर्ण तकनीकी विशिष्टताएँ प्रदान करता है, जिसे उच्च शक्ति, उच्च गति और विस्तृत व्यूइंग एंगल की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उपकरण 850nm की पीक वेवलेंथ पर कार्य करने वाला एक इन्फ्रारेड एमिटर है, जिसे उच्च-गति प्रदर्शन के लिए AlGaAs तकनीक का उपयोग करके निर्मित किया गया है। यह एक व्यापक उत्पाद लाइन का हिस्सा है जिसमें GaAs 940nm IREDs, PIN फोटोडायोड और फोटोट्रांजिस्टर जैसे विभिन्न इन्फ्रारेड एमिटर और डिटेक्टर शामिल हैं। इस घटक को RoHS अनुपालन को पूरा करने के लिए इंजीनियर किया गया है और इसे ग्रीन प्रोडक्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

1.1 मुख्य लाभ और लक्षित बाजार

इस घटक के प्राथमिक लाभों में एक उच्च-शक्ति एलईडी प्रकाश स्रोत, लंबे परिचालन जीवन के साथ उच्च प्रदर्शन और उच्च ड्राइविंग करंट को संभालने की क्षमता शामिल है। ये विशेषताएँ इसे मांग वाले इन्फ्रारेड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती हैं। लक्षित बाजार और अनुप्रयोग मुख्य रूप से उपभोक्ता और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स में हैं, विशेष रूप से जहाँ विश्वसनीय इन्फ्रारेड सिग्नलिंग की आवश्यकता होती है।

2. गहन तकनीकी पैरामीटर विश्लेषण

यह खंड मानक परीक्षण स्थितियों (TA=25°C) के तहत निर्दिष्ट उपकरण के प्रमुख विद्युत, प्रकाशीय और तापीय मापदंडों का विस्तृत, वस्तुनिष्ठ व्याख्या प्रदान करता है।

2.1 पूर्ण अधिकतम रेटिंग्स

विश्वसनीयता सुनिश्चित करने और क्षति को रोकने के लिए उपकरण को सख्त सीमाओं के भीतर कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अधिकतम शक्ति अपव्यय 3.6 वाट है। यह पल्स्ड स्थितियों (प्रति सेकंड 300 पल्स, 10μs पल्स चौड़ाई) के तहत 5 एम्पीयर की पीक फॉरवर्ड करंट और 1 एम्पीयर की निरंतर डीसी फॉरवर्ड करंट को संभाल सकता है। अधिकतम अनुमेय रिवर्स वोल्टेज 5 वोल्ट है। जंक्शन से थर्मल प्रतिरोध 9 K/W पर निर्दिष्ट है, जो थर्मल प्रबंधन डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण है। परिचालन तापमान सीमा -40°C से +85°C तक है, और भंडारण तापमान सीमा -55°C से +100°C तक है। यह घटक 260°C पर अधिकतम 10 सेकंड के लिए इन्फ्रारेड सोल्डरिंग को सहन कर सकता है।

2.2 विद्युत और प्रकाशीय विशेषताएँ

1A फॉरवर्ड करंट (IF) की एक परीक्षण स्थिति के तहत, उपकरण 320 mW/sr के विशिष्ट मान और 200 mW/sr के न्यूनतम मान के साथ रेडिएंट इंटेंसिटी (IE) प्रदर्शित करता है। कुल रेडिएंट फ्लक्स (Фe) आम तौर पर 1270 mW है। पीक एमिशन वेवलेंथ (λPeak) 850 nm है, जिसकी स्पेक्ट्रल लाइन हाफ-विड्थ (Δλ) 50 nm है, जो इसकी ऑप्टिकल बैंडविड्थ को परिभाषित करती है। फॉरवर्ड वोल्टेज (VF) 2.5V (न्यूनतम) से 3.6V (अधिकतम) तक होता है, जिसका 1A पर विशिष्ट मान 3.1V है। रिवर्स करंट (IR) 5V के रिवर्स वोल्टेज (VR) पर अधिकतम 10 μA है। सिग्नल राइज और फॉल टाइम (Tr/Tf) आम तौर पर 30 नैनोसेकंड होते हैं (10% से 90% तक मापा गया)। व्यूइंग एंगल (2θ1/2) 150 डिग्री है, जहाँ θ1/2 ऑफ-एक्सिस कोण है जहाँ रेडिएंट इंटेंसिटी केंद्रीय अक्ष पर मान का आधा होता है।

3. प्रदर्शन वक्र विश्लेषण

डेटाशीट में कई विशिष्ट विशेषता वक्र शामिल हैं जो विभिन्न परिस्थितियों में सर्किट डिजाइन और प्रदर्शन पूर्वानुमान के लिए आवश्यक हैं।

3.1 स्पेक्ट्रल वितरण

चित्र 1 तरंगदैर्ध्य के एक फलन के रूप में सापेक्ष रेडिएंट इंटेंसिटी दिखाता है। वक्र 850 nm पर केंद्रित है, जो पीक एमिशन वेवलेंथ की पुष्टि करता है, जिसमें 50 nm हाफ-विड्थ उत्सर्जित इन्फ्रारेड प्रकाश के स्पेक्ट्रल प्रसार को इंगित करती है।

3.2 फॉरवर्ड करंट बनाम परिवेश तापमान

चित्र 2 अनुमेय फॉरवर्ड करंट और परिवेश तापमान के बीच संबंध को दर्शाता है। यह डीरेटिंग वक्र जंक्शन तापमान सीमा से अधिक होने से बचने के लिए उच्च तापमान पर अधिकतम सुरक्षित परिचालन करंट निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

3.3 फॉरवर्ड करंट बनाम फॉरवर्ड वोल्टेज

चित्र 3 IV (करंट-वोल्टेज) विशेषता वक्र प्रस्तुत करता है। यह गैर-रैखिक संबंध दिखाता है, जो डायोड के लिए विशिष्ट है, और इसका उपयोग शक्ति अपव्यय (Vf * If) की गणना करने और उपयुक्त करंट-लिमिटिंग सर्किटरी डिजाइन करने के लिए किया जाता है।

3.4 सापेक्ष रेडिएंट इंटेंसिटी बनाम परिवेश तापमान और फॉरवर्ड करंट

चित्र 4 और 5 क्रमशः दर्शाते हैं कि ऑप्टिकल आउटपुट पावर (IF=1A पर इसके मान के सापेक्ष) परिवेश तापमान और फॉरवर्ड करंट के साथ कैसे बदलता है। ये ग्राफ डिजाइनरों को विभिन्न परिचालन स्थितियों के तहत दक्षता भिन्नताओं और आउटपुट स्थिरता को समझने में मदद करते हैं।

3.5 विकिरण पैटर्न

चित्र 6 एक ध्रुवीय विकिरण आरेख है जो उत्सर्जित इन्फ्रारेड प्रकाश के स्थानिक वितरण को दर्शाता है। चौड़ा, चिकना लोब 150-डिग्री व्यूइंग एंगल की पुष्टि करता है, जो व्यापक कवरेज या संरेखण सहनशीलता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।

4. यांत्रिक और पैकेजिंग जानकारी

4.1 रूपरेखा आयाम

दस्तावेज़ घटक का विस्तृत यांत्रिक चित्र प्रदान करता है। सभी आयाम मिलीमीटर में निर्दिष्ट हैं, जब तक कि अन्यथा नोट न किया गया हो, ±0.1 मिमी की मानक सहनशीलता के साथ। चित्र में पीसीबी फुटप्रिंट डिजाइन और यांत्रिक एकीकरण के लिए आवश्यक प्रमुख विशेषताएँ शामिल हैं।

4.2 सुझाए गए सोल्डरिंग पैड आयाम

एक अनुशंसित पीसीबी लैंड पैटर्न (सोल्डरिंग पैड लेआउट) प्रदान किया गया है ताकि असेंबली प्रक्रिया के दौरान उचित सोल्डर जोड़ गठन, यांत्रिक स्थिरता और तापीय प्रदर्शन सुनिश्चित किया जा सके। विश्वसनीय निर्माण के लिए इन आयामों का पालन करने की सलाह दी जाती है।

4.3 ध्रुवता पहचान

कैथोड को पैकेज आयाम आरेख में स्पष्ट रूप से चिह्नित किया गया है। असेंबली के दौरान सही ध्रुवता अभिविन्यास उपकरण के कार्य करने के लिए आवश्यक है।

5. सोल्डरिंग और असेंबली दिशानिर्देश

उचित हैंडलिंग और असेंबली उपकरण की विश्वसनीयता और प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

5.1 भंडारण स्थितियाँ

सीलबंद पैकेजों के लिए, भंडारण 30°C या उससे कम और 90% सापेक्ष आर्द्रता (RH) या उससे कम पर होना चाहिए, जिसमें एक वर्ष की अनुशंसित उपयोग-भीतर अवधि हो। खुले पैकेजों के लिए, पर्यावरण 30°C या 60% RH से अधिक नहीं होना चाहिए। अपने मूल पैकेजिंग से निकाले गए घटकों को एक सप्ताह के भीतर रीफ्लो-सोल्डर किया जाना चाहिए। मूल पैक के बाहर लंबे समय तक भंडारण के लिए, डिसिकेंट के साथ एक सीलबंद कंटेनर में या नाइट्रोजन डिसिकेटर में भंडारण की अनुशंसा की जाती है। पैकेजिंग से बाहर एक सप्ताह से अधिक समय तक संग्रहीत घटकों को सोल्डरिंग से पहले लगभग 60°C पर कम से कम 20 घंटे तक बेक किया जाना चाहिए।

5.2 सफाई

यदि सफाई आवश्यक है, तो केवल आइसोप्रोपाइल अल्कोहल जैसे अल्कोहल-आधारित सॉल्वेंट्स का उपयोग किया जाना चाहिए।

5.3 सोल्डरिंग पैरामीटर्स

रीफ्लो और हैंड सोल्डरिंग प्रक्रियाओं दोनों के लिए विस्तृत सोल्डरिंग स्थितियाँ प्रदान की गई हैं। रीफ्लो सोल्डरिंग के लिए: 150–200°C पर अधिकतम 120 सेकंड के लिए प्री-हीट, जिसमें पीक तापमान अधिकतम 10 सेकंड के लिए 260°C से अधिक नहीं होना चाहिए (अधिकतम दो रीफ्लो चक्रों की अनुमति है)। सोल्डरिंग आयरन उपयोग के लिए: प्रति लीड अधिकतम 3 सेकंड के लिए अधिकतम 300°C तापमान। दस्तावेज़ प्रक्रिया सेटअप के आधार के रूप में JEDEC मानक प्रोफाइल्स का संदर्भ देता है और डिजाइन, पेस्ट्स और उपकरणों में भिन्नताओं के कारण बोर्ड-विशिष्ट विशेषता की आवश्यकता पर जोर देता है।

6. पैकेजिंग और ऑर्डरिंग जानकारी

6.1 टेप और रील पैकेज आयाम

घटक 7-इंच रील्स पर आपूर्ति किया जाता है, प्रति रील 600 टुकड़े। पैकेजिंग ANSI/EIA 481-1-A-1994 विनिर्देशों के अनुरूप है। कैरियर टेप और रील के लिए विस्तृत आयाम प्रदान किए गए हैं। नोट्स निर्दिष्ट करते हैं कि खाली घटक पॉकेट्स को कवर टेप से सील किया जाता है और अधिकतम दो लगातार लापता भागों की अनुमति है।

7. अनुप्रयोग नोट्स और डिजाइन विचार

7.1 इच्छित उपयोग और सावधानियाँ

यह उपकरण कार्यालय, संचार और घरेलू अनुप्रयोगों में सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए है। उन अनुप्रयोगों में उपयोग से पहले परामर्श की आवश्यकता है जहाँ असाधारण विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से जहाँ विफलता जीवन या स्वास्थ्य को खतरे में डाल सकती है (जैसे, विमानन, चिकित्सा प्रणाली, सुरक्षा उपकरण)।

7.2 ड्राइव सर्किट डिजाइन

चूंकि एक एलईडी एक करंट-ऑपरेटेड डिवाइस है, इसलिए जब कई डिवाइस समानांतर में जुड़े होते हैं तो प्रत्येक एलईडी के साथ श्रृंखला में एक करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर का उपयोग किया जाना चाहिए। यह अभ्यास, जिसे डेटाशीट में "सर्किट मॉडल (ए)" के रूप में दर्शाया गया है, सभी एलईडी में तीव्रता एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है। व्यक्तिगत रेसिस्टर्स के बिना वैकल्पिक सर्किट ("सर्किट मॉडल (बी)") एलईडी के बीच प्राकृतिक फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) वितरण के कारण चमक भिन्नताओं का परिणाम हो सकता है, जिससे करंट असंतुलन होता है।

7.3 तापीय प्रबंधन

3.6W की शक्ति अपव्यय रेटिंग और 9 K/W के थर्मल प्रतिरोध (Rθj) को देखते हुए, पीसीबी पर प्रभावी तापीय प्रबंधन आवश्यक है। डिजाइनरों को जंक्शन तापमान को सुरक्षित सीमा के भीतर रखने के लिए पर्याप्त तांबा क्षेत्र या हीटसिंकिंग सुनिश्चित करनी चाहिए, विशेष रूप से जब उच्च करंट पर या उच्च परिवेश तापमान में परिचालन करते हैं, जैसा कि डीरेटिंग वक्र द्वारा इंगित किया गया है।

8. तकनीकी तुलना और विभेदन

यह 850nm AlGaAs IRED उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए स्थित है। अक्सर रिमोट कंट्रोल में उपयोग किए जाने वाले मानक 940nm GaAs IREDs की तुलना में, 850nm तरंगदैर्ध्य सिलिकॉन-आधारित डिटेक्टरों के साथ बेहतर प्रदर्शन प्रदान कर सकता है (जिनकी 800-900nm के आसपास उच्च संवेदनशीलता होती है) और आमतौर पर डेटा ट्रांसमिशन और निगरानी प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। उच्च शक्ति आउटपुट (320 mW/sr विशिष्ट) और तेज स्विचिंग गति (30 ns विशिष्ट) मजबूत संकेतों या उच्च डेटा दरों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए प्रमुख विभेदक हैं।

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (तकनीकी पैरामीटर्स के आधार पर)

प्रश्न: रेडिएंट इंटेंसिटी (mW/sr) और कुल रेडिएंट फ्लक्स (mW) के बीच क्या अंतर है?

उत्तर: रेडिएंट इंटेंसिटी केंद्रीय अक्ष के साथ प्रति इकाई ठोस कोण (स्टेरेडियन) में उत्सर्जित ऑप्टिकल पावर को मापती है, जो इंगित करती है कि बीम कितना केंद्रित है। कुल रेडिएंट फ्लक्स सभी दिशाओं में उत्सर्जित एकीकृत ऑप्टिकल पावर है। इस उपकरण के चौड़े 150° व्यूइंग एंगल का मतलब है कि इसका कुल फ्लक्स संकीर्ण-कोण एमिटर के लिए इसकी अक्षीय तीव्रता से काफी अधिक है।

प्रश्न: क्या मैं इस एलईडी को एक स्थिर वोल्टेज स्रोत के साथ चला सकता हूँ?

उत्तर: इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है। एलईडी को करंट नियंत्रण की आवश्यकता होती है। फॉरवर्ड वोल्टेज (Vf) की एक सीमा (2.5V से 3.6V) होती है। इस सीमा के भीतर सेट किया गया एक स्थिर वोल्टेज स्रोत इकाइयों के बीच अत्यधिक करंट भिन्नता का कारण बन सकता है, संभावित रूप से कुछ को ओवरड्राइव कर सकता है और असंगत चमक या क्षति का कारण बन सकता है। हमेशा एक श्रृंखला रेसिस्टर या एक स्थिर करंट ड्राइवर का उपयोग करें।

प्रश्न: मैं 150 डिग्री (2θ1/2) के व्यूइंग एंगल की व्याख्या कैसे करूँ?

उत्तर: व्यूइंग एंगल वह पूर्ण कोण है जहाँ तीव्रता चरम (ऑन-एक्सिस) तीव्रता का कम से कम आधा है। इसलिए, θ1/2 अक्ष से 75 डिग्री है। प्रकाश इस बहुत चौड़े 150-डिग्री शंकु में उपयोगी तीव्रता के साथ उत्सर्जित होता है।

10. डिजाइन और उपयोग केस उदाहरण

केस 1: प्रॉक्सिमिटी सेंसर / वस्तु पहचान:एमिटर को एक अलग फोटोट्रांजिस्टर या फोटोडायोड डिटेक्टर के साथ जोड़ा जा सकता है। चौड़ा व्यूइंग एंगल संरेखण को सरल बनाता है। एमिटर और डिटेक्टर के बीच से गुजरने वाली एक वस्तु बीम को बाधित करती है, जिससे एक पहचान सिग्नल ट्रिगर होता है। उच्च शक्ति लंबी संवेदन दूरी या कुछ परिवेशी IR शोर वाले वातावरण में संचालन की अनुमति देती है।

केस 2: सरल इन्फ्रारेड डेटा लिंक:तेज 30 ns राइज/फॉल टाइम इसे उच्च आवृत्तियों (MHz रेंज में) पर मॉड्यूलेट करने में सक्षम बनाता है, जो लघु-श्रेणी वायरलेस डेटा ट्रांसमिशन के लिए उपयुक्त है। इसे माइक्रोकंट्रोलर या एनकोडर IC से मॉड्यूलेटेड करंट के साथ चलाकर, और फोटोडायोड के साथ एक ट्यून्ड रिसीवर सर्किट का उपयोग करके, एक बुनियादी सीरियल कम्युनिकेशन लिंक स्थापित किया जा सकता है।

केस 3: प्रकाश व्यवस्था के लिए मल्टी-एमिटर ऐरे:इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में क्षेत्र प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए (जैसे, नाइट विजन वाले सीसीटीवी कैमरों के लिए), कई इकाइयों को एक पीसीबी पर व्यवस्थित किया जा सकता है। ड्राइव सर्किट में Vf भिन्नताओं के बावजूद ऐरे में समान आउटपुट सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक एमिटर के लिए व्यक्तिगत करंट-लिमिटिंग रेसिस्टर्स शामिल होने चाहिए (सर्किट ए के अनुसार)।

11. परिचालन सिद्धांत

यह उपकरण एक इन्फ्रारेड एमिटिंग डायोड (IRED) है। यह एक सेमीकंडक्टर p-n जंक्शन में इलेक्ट्रोलुमिनेसेंस के सिद्धांत पर कार्य करता है। जब एक फॉरवर्ड करंट लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन और होल सक्रिय क्षेत्र (AlGaAs से बना) में पुनर्संयोजित होते हैं, जो फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करते हैं। विशिष्ट सामग्री संरचना (AlGaAs) और संरचना को इस तरह से इंजीनियर किया गया है कि ऊर्जा बैंडगैप 850 नैनोमीटर की फोटॉन तरंगदैर्ध्य से मेल खाती है, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के निकट-इन्फ्रारेड क्षेत्र में है, मानव आँख के लिए अदृश्य लेकिन सिलिकॉन-आधारित सेंसर द्वारा पता लगाने योग्य है।

12. उद्योग रुझान और संदर्भ

इन्फ्रारेड घटक उच्च दक्षता, उच्च गति और अधिक एकीकरण की ओर विकसित हो रहे हैं। रुझानों में अधिक सटीक, उच्च-गति डेटा संचार (जैसे, LiDAR और ऑप्टिकल डेटा लिंक में) के लिए VCSELs (वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर्स) का विकास और एमिटर को ड्राइवरों के साथ और डिटेक्टरों को एम्पलीफायरों के साथ एकल मॉड्यूल में एकीकृत करना शामिल है। हालाँकि, इस IRED जैसे डिस्क्रीट घटक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर औद्योगिक स्वचालन और IoT सेंसर तक स्थापित और उभरते अनुप्रयोगों की एक विशाल श्रृंखला में अपनी लागत-प्रभावशीलता, डिजाइन लचीलापन और विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण बने हुए हैं। RoHS और ग्रीन प्रोडक्ट अनुपालन पर ध्यान पर्यावरण के प्रति जागरूक विनिर्माण की ओर उद्योग-व्यापी बदलाव को दर्शाता है।